Ce protocole traite de la reproductibilité par lots des nanoparticules d’or sulfonate et amphiphilique que notre laboratoire utilise dans des expériences avec des cellules, des virus et des protéines. Cette technique s’attaque aux contaminants inorganiques communs à ce type de synthèse. Il introduit également des freins et contrepoids après chaque étape pour assurer la reproductibilité des nanoparticules d’or amphiphiliques.
Cette technique est laborieuse et demande de la patience. Le niveau de difficulté dépend de l’échelle, alors commencez à petite échelle, et familiarisez-vous avec chaque instrument et étape avant de vous intensifier. Tout d’abord, ajouter 11-bromo-1-undecene, sulfite de sodium, et bromure de benzyltriethylammonium à 200 millilitres de méthanol et 450 millilitres d’eau déionisée, dans un flacon de fond rond d’un litre.
Reflux du mélange de réaction à 102 degrés Celsius pendant 48 heures jusqu’à ce que la solution devienne incolore. Après l’examen, suspendre la poudre blanche isolée dans 400 millilitres de méthanol dans un flacon de fond rond. À l’aide d’un flacon filtrant et d’un filtre borosilicate, filtrer la solution pour éliminer les sous-produits inorganiques insolubles du méthanol.
Ensuite, dissoudre environ 30 grammes de sodium undec-10-enesulfonate dans 500 millilitres de méthanol, dans un flacon de fond rond d’un litre. Ajouter 2,6 fois plus d’acide thioacétique à la solution, et remuer devant une lampe UV de 250 watts pendant la nuit. Une fois la réaction terminée, évaporer complètement le méthanol.
Séchez la poudre sous vide, puis dispersez-la dans de l’éther de diététhyle. Filtrer le mélange et laver le produit solide avec de l’éther de détyle pour éliminer tout excès d’acide thioacetic jusqu’à ce qu’il n’y ait plus de substances colorées dans le supernatant éther diététyle. Après séchage du solide sous vide élevé, dissoudre dans le méthanol, donnant une solution jaune à orange.
Ensuite, ajoutez trois grammes de noir de carbone à la solution et mélangez vigoureusement. Ensuite, filtrer le mélange à travers Celite, couvrant les 2/3 d’un papier filtre cannelé. Pour synthétiser mus, combinez approximativement 400 millilitres d’un acide chlorhydrique molaire et 35 grammes de sodium 11-acetylthio-undecanesulfonate dans un flacon rond de fond d’un litre.
Reflux du mélange à 102 degrés Celsius pendant 12 heures pour fendre le groupe de thioacéate et obtenir un thiol. Le lendemain, transférer le produit dans un flacon de fond rond de deux litres. Pour garder la solution acide et empêcher la cristallisation des sels inorganiques, ajouter 200 millilitres d’un hydroxyde de sodium molaire, et 400 millilitres d’eau déionisée à la fiole pour donner un volume final d’un litre.
Conservez la solution claire à quatre degrés Celsius pendant la nuit pour cristalliser le produit sous forme de solides fins visqueux lorsqu’ils sont mouillés. Le lendemain, décanter le surnatant clair. Ensuite, transférez le produit dans des tubes de centrifugeuse de 50 millilitres et une centrifugeuse pendant cinq minutes à 4000 fois g.
Après centrifugation, décanter le supernatant dans un autre flacon de fond rond. Transférer les granulés blancs dans des tubes de centrifugeuse et sécher sous vide élevé pour obtenir une MUS soluble dans le méthanol dans un rendement d’environ 30 %. Peser 177,2 milligrammes de trihydrate de chlorure d’or (III) dans un petit flacon de verre.
Par la suite, dissoudre 87 milligrammes de MUS dans 10 millilitres de méthanol, dans un flacon de verre de 20 millilitres. Sonicate la solution dans un bain ultrasonique jusqu’à ce qu’aucun matériau solide n’est visible, pour assurer la dissolution complète. Ajouter 26 microlitres de 1-Octanethiol à la solution de méthanol, et l’agiter pour mélanger les ligands.
Ajouter 500 milligrammes de borohydride de sodium à 100 millilitres d’éthanol dans un flacon de fond rond de 250 millilitres. Remuer vigoureusement jusqu’à ce que la solution soit claire. Dissoudre le sel d’or dans 100 millilitres d’éthanol dans un flacon de fond rond de 500 millilitres et remuer à 800 rpm jusqu’à ce que le sel d’or se dissolve complètement.
Ensuite, ajoutez la solution ligand au mélange de réaction. Attendez 15 minutes pour la formation du complexe or-thiolate, qui est indiqué par un changement de couleur du jaune translucide au jaune turbide. Ajouter la solution de borohydride de sodium précédemment préparée au mélange de réaction, à l’aide d’un entonnoir séparateur.
Ajuster le temps d’intervalle des gouttes de sorte que l’ajout de borohydride de sodium prend environ une heure. Une fois que l’ajout de borohydride de sodium est terminé, retirer l’entonnoir d’ajout et laisser le mélange de réaction remuer pendant une autre heure. Ensuite, retirez la barre magnétique à l’aide d’un aimant placé à l’extérieur du flacon inférieur rond.
Conserver le mélange de réaction à quatre degrés Celsius pendant la nuit pour précipiter les nanoparticules. Après avoir décanté l’éthanol supernatant, transférer le précipitateur restant dans des tubes de centrifugeuse et une centrifugeuse de 50 millilitres pendant trois minutes à 4000 fois g. Après centrifugation, décanter le supernatant.
Dispersez à nouveau les nanoparticules avec de l’éthanol par vortex. Ensuite, centrifugez à nouveau les échantillons. Séchez les nanoparticules sous vide pour éliminer l’éthanol résiduel.
Pour nettoyer les nanoparticules des ligands hydrophiles libres, dissoudre les précipités en 15 millilitres d’eau déionisée, et transférer les solutions aux tubes de centrifugeuse avec des membranes de filtration de 30 kilodalton cutoff poids moléculaire. Concentrez les solutions de nanoparticules par centrifugation pendant cinq minutes à 4000 fois g. Après centrifugation, ajouter 15 millilitres d’eau déionisée et centrifugeuse pour se concentrer à nouveau.
Pour transformer les nanoparticules en poudre gérable, congelez-séchez la solution aqueuse restante. Pour caractériser les nanoparticules par rapport ligand, préparez une solution d’iode de 150 milligrammes par millilitre de méthanol-d4. Ajouter 600 microlitres de la solution à environ cinq milligrammes de nanoparticules dans un flacon de verre pour graver les nanoparticules.
Envelopper le bouchon du flacon avec du film de paraffine et soniquer dans un bain ultrasonique pendant 20 minutes. Ensuite, transférez la solution dans un tube NMR et acquérez un spectre NMR proton avec 32 scans. La synthèse MUS est montrée ici.
Les spectres NMR proton du produit de chaque étape sont représentés ici. Le flux de travail de synthèse des nanoparticules d’or amphiphiliques binaires MUS Octanethiol est décrit ici. Avant la caractérisation, la propreté des nanoparticules des ligands libres non liés était surveillée par proton NMR.
La répartition de la taille des nanoparticules a été caractérisée par TEM, qui montre que le diamètre moyen est de 2,4 nanomètres pointant vers environ 18,08 nanomètres carrés de surface, et 7,23 nanomètres en cubes de volume par particule. L’absorption localisée de plasma de surface et de résonance a été mesurée en acquérant des spectres UV-vis. Des spectres représentatifs de NMR de proton avec des affectations de pointe et l’intégration pour déterminer le rapport de ligand dans les nanoparticules iode-gravées sont montrés ici.
Le spectre NMR des nanoparticules a montré que le rapport de MUS à Octanethiol est de 85 à 15. La couverture de surface des nanoparticules a été examinée par TGA. D’après les données TGA, la densité des ligands peut être estimée à 4,8 ligands par nanomètre au carré.
Les ratios stoichiométriques par rapport aux ratios NMR d’Octanethiol résultant de diverses synthèses sont comparés ici. Les choses les plus importantes à retenir dans cette procédure sont, d’un côté, l’élimination des impuretés inorganiques lors de la préparation des ligands MUS, et de l’autre, l’accumulation des nanoparticules. Cette procédure est adaptée à diverses combinaisons de ligands, mais assurez-vous de toujours caractériser chaque lot individuellement.
Une question à laquelle cette procédure peut répondre, par exemple, est de savoir dans quelle mesure le rapport ligand correspond à la stoichiométrie trouvée à la surface des nanoparticules. L’intensification de la production du ligand et la preuve de la reproductibilité par lots des nanoparticules nous ont permis d’aborder d’importantes questions liées à la biologie et à la médecine. Par exemple, nous avons établi les propriétés virucidales de ces nanoparticules.
S’il vous plaît, travaillez prudemment lors de l’utilisation de la lampe UV, et toujours porter des gants de protection lors de la manipulation de l’azote liquide. Suivez toujours les règles de sécurité chimique.
